惠更斯原理

b c a
i i'
A
B v∆t A` ∆
a` c` b`
i i'
B`
∆AB`B ≅ ∆B`AA` B`B = AA` i`= i ∠A`AB`= ∠BB`A
演 示
观察水波的折射
在水槽中放入一块厚玻 璃板， 璃板，注意使它的一条边 不与波传来方向垂直。然 不与波传来方向垂直。 后加水， 后加水，使水面高过玻璃 接通电源产生水波， 板。接通电源产生水波， 观察水波经过水深不同的 区域时传播方向的变化。 区域时传播方向的变化。
B
v1∆t
i
r
D
sin i v1 = sin r v2
r
C
小 结：
定义： 定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。
波 的 反 射
｛
规律 ：
｛
1．入射波波线反射波波线和法线在 ． 同一平面内． 同一平面内．
２．反射角等于入射角． 反射角等于入射角．
｛
１．入射波波线折射波波线和法线在同 规律： 一平面内． 一平面内． ２． sin
惠更斯原理
◆观察现象： 观察现象：
水面O点有一波源，水波向四周传播。 水面O点有一波源，水波向四周传播。
0
1）水面上形成一列圆形波； 水面上形成一列圆形波； 2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷。 画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷。
一．波面和波线
波面： 波面： 同一时刻， 同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所 构成的面叫做波面 波面。 构成的面叫做波面。 波线： 波线： 用来表示波的传播方 向的跟各个波面垂直 垂直的线 向的跟各个波面垂直的线 叫做波线 波线。 叫做波线。 波线
.
. .. . . ....
. . .
子波波源
. . .
惠更斯原理的应用3： 惠更斯原理的应用 ：
解释波的衍射现象： 解释波的衍射现象： 衍射现象 波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源， 波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源， 作出子波的包络面，得到新的波面。 作出子波的包络面，得到新的波面。在缝的边缘 波的传播方向发生改变。 处，波的传播方向发生改变。
当狭缝缩小， 当狭缝缩小，与波长相近 衍射效果显著。 时，衍射效果显著。
演 示
观察水波的反射
在水槽的一端放置 振动发生器， 振动发生器，它的窄条 形平板能够周期性地打 击水面，产生水波。 击水面，产生水波。可 以看到， 以看到，水波传播到挡 板后被反射出去。 板后被反射出去。
三．波的反射
现象： 现象：波遇到障碍物会返
入射角i 入射角i
四．波的折射
波从一种介质射入另一种介质 时，传播的方向会发生改变
折射角 r
☆折射定律： 折射定律：
入射线、法线、折射线在同一平面内， 入射线、法线、折射线在同一平面内，入射 线与折射线分居法线两侧． 线与折射线分居法线两侧．入射角的正弦跟折射 角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波 在第二种介质中的速度之比。 在第二种介质中的速度之比。
回来继续传播。 回来继续传播。
反射角 入射角
反射定律： 反射定律：
平面
入射线、法线、 入射线、法线、反射线在 同一平面内， 同一平面内，入射线与反 射线分居法线两侧， 射线分居法线两侧，反射 角等于入射角。 角等于入射角。
用惠更斯原理解释波的反射
由惠更斯原理，AB为波的一个波面 由惠更斯原理，AB为波的一个波面 经∆t后，B点发射的子波到达界面处B`点，A点 点发射的子波到达界面处B`点 发射的子波到达A`点 同种介质，波速不变。 发射的子波到达A`点。同种介质，波速不变。
波 的 折 射
定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播 定义：波从一种介质射入另一种介质时， 方向会发生改变，这种现象叫波的折射。 方向会发生改变，这种现象叫波的折射。
｛
v1 i = sin r v2
课堂练习
习题1 一列波从一种介质进入另一种介质， 习题1：一列波从一种介质进入另一种介质， 下列说法正确的是 （ BC ） A．频率发生变化 B．波速发生变化 C．波长发生变化 D．频率、波速、波长都发生变化 频率、波速、 习题2 一列波以53° 习题2：一列波以53°的入射角入射到两种介质 的交界面上，反射波刚好跟折射波垂直， 的交界面上，反射波刚好跟折射波垂直，若入射波 0.45m 的波长为0.6米 ______， 的波长为0.6米，那么折射波的波长为 ______，反射 0.6m 波的波长为_______。 sin53° 波的波长为_______。 （sin53°=0.8 cos37°=0.6） cos37°=0.6）
惠更斯原理的应用1： 惠更斯原理的应用 ：
确定平面波下一时刻的波面 确定平面波下一时刻的波面 平面波下一时刻
t +Δt 时刻的波面
Байду номын сангаас
. . . . . . . . .
子波波源
vΔ t
t 时刻的波面
确定平面波下一时刻的波面 确定平面波下一时刻的波面 平面波下一时刻
t +Δt 时刻的波面
uΔt
. . . . . . . . .
子波波源
t 时刻的波面
惠更斯原理的应用2： 惠更斯原理的应用 ：
确定球面波 确定球面波下一时刻的波面 球面波下一时刻的波面
t +Δt 时刻
的波面
vΔ . t
t 时刻
的波面
.. .. . ..
.
子波波源
. .
.
. .
. .
用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面
t +Δt 时刻
的波面
uΔt
t 时刻 的波面
波线
波面
波面
二、惠更斯原理
介质中任一波面上的 各点， 各点， 都可以看做发 子波的波源。 射子波的波源。其后 任意时刻， 任意时刻，这些子波 在波前进方向的包络 在波前进方向的包络 就是新的波面 新的波面。 面就是新的波面。这 就是惠更斯原理。 就是惠更斯原理。
荷兰物理学家 惠 更 斯 C.Huygens (1629-1695)
用惠更斯原理解释波的折射
由惠更斯原理，AB为波的一个波面 由惠更斯原理，AB为波的一个波面 经∆t后，B点发射的子波到达界面处D点，A 点发射的子波到达界面处D 点的到达C 点的到达C点，
BD v1∆t sin i = = AD AD
AC v2 ∆t sin r = = AD AD
i
A
v 2 ∆t
sin i v1 = sin r v2
注意： 注意：
折射率
v1 n12 = v2
1.波发生折射的原因： 1.波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同 波发生折射的原因 2.当入射速度大 2.当入射速度大（小）于折射速度时，折射角折向（离）法线。 当入射速度大（ 于折射速度时，折射角折向（ 法线。 3.在波的折射中，波的频率不变，波速和波长都发生改变。 3.在波的折射中，波的频率不变，波速和波长都发生改变。 在波的折射中